近年来,随着寒冷地带海洋石油资源的开发和极地科学考察的不断发展,破冰船肩负起开辟航道、极地救援、物资供给等重要任务。因此设计性能优越的破冰船越来越受到人们的关注。由于海冰特性的复杂性和破冰船作业环境的特殊性,导致关于破冰船方面的理论研究进展缓慢,各国学者大都采用由实验得到的经验公式预报破冰船的运动和载荷。因此,人们越来越希望从理论上建立一套预报破冰船受到的冰载荷、船体运动响应以及破冰能力的方法。基于上述背景,本文分别采用理论和数值仿真方法对以上问题进行了研究,主要研究工作如下：1、在总结海冰的物理力学特性,分析海冰与破冰船相互作用的形式和破坏模式的基础上,根据弹性力学理论,建立了一种适合于工程计算的破冰载荷的理论方法。2、考虑“连续式”破冰法下破冰载荷随时间的变化规律,建立破冰船三自由度运动方程,在时域范围内求解该方程得到破冰船的运动响应和破冰能力。3、基于显式非线性有限元法的基本理论和关键技术,探索破冰船冲撞冰层的有限元数值仿真方法。